可变气门升程技术的原理及应用（经验分析）

1、I. 可变配气机构 II.VVT的结构及控制机理III.VVT的实验分析1听风C学堂一、配气机构简介1、功用按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和发火次序的要求，定时开闭各气缸的进、排气门，使新鲜充量(汽油机为可燃混合气)得以及时进入气缸，废气得以及时从气缸排出。2、充量系数表示充满气缸的程度(0.8-0.9，增压可能1) 新鲜充量燃烧放出热值功率转矩动力性 3、可变配气机构 发动机工况 提前或滞后开闭进排气门 合适的气门正时充气效率 动力性和经济性 低速转矩，改善废气排放, 怠速稳定性和低速平稳性 因此，可变配气系统技术广泛应用与发动机上。因此，可变配气系统技术广泛应用与发动机上。作容积理论

2、充量进气状态下充满气缸工缸新鲜充量进气过程中实际充入气oMMccc根据通过提供2听风C学堂4、可变配气机构分类u 可变气门升程VVL (Variable Valve Lift) VVAu 可变进气系统VIS (Variable Valve System) 传统凸轮轴传统凸轮轴可变机构 u 可变气门正时VVT (Variable Valve Timing) 无凸轮机构无凸轮机构包括电磁式、电气式及电液式全可变气门机构典型机构：VTEC机构、VVT-i、张紧轮式VVT、叶片式VVT、可变升程机构u VVA技术的发展趋势与分类、如图1 传统机械式 由图 凸轮轴无凸轮轴 非连续可变连续可变 这里主要介

3、绍叶片式这里主要介绍叶片式VVTVVT 3听风C学堂u配气相位 气门正时（配气相位）是以曲轴转角表示的进/排气门开启时刻和气门开启延续时间，通常以配气相位环形图2表示。由 图3：通过VVT系统的调节，使发动机性能在全部工况范围内都达到最优，改善发动机油耗及排放。图2 配气相位图图3 发动机速度特性表14听风C学堂uVVT 系统分类及特点：一般VVT 系统：IVVT 、EVVT 、DVVT，随设计要求而定。VVT 系统调整特性与发动机性能 不同的发动机工况(转速、负荷、温度等)，要求不同的配气相位。因为当发动机工况(如转速)改变时，由于进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，因此在气门晚关期

4、间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。VVT 系统会随发动机工况不同而调整其特性以满足发动机不同性能需求，具体如表2、表3 所示。5听风C学堂进排气VVT系统调整特性6听风C学堂uVVT 系统构造及工作原理VVT 总成构造（叶片式） VVT 总成主要由正时链（皮带）轮、定子（壳体）、转子、锁销、回位弹簧（排气VVT）及密封组件等部分组成，如图4 所示。转子与凸轮轴相连，正时时带动凸轮轴转动，定子通过螺栓固定在链轮上。图4 VVT总成构造 (带回位弹簧)7听风C学堂u机油控制阀(OCV)构造OCV 主要由阀体(含电磁线圈、控制模块接头等)、滑阀、复位弹簧等部分组成 如图5所示在这里，O

5、CV供油槽是来自机油泵主油道的机油,其压力提前腔和滞后腔进油槽压力P回油槽压力T8听风C学堂uVVT系统的控制机理 在不同工况下 OCV电磁阀 VVT(提前 或滞后 ) ECU 相位传感器 VVT系统控制图反馈9听风C学堂uVVT工作原理滞后：VVT通过相位传感器接到从ECU传给电磁阀的信号，要完成相位滞后状态，此时叶片位于相位最提前状态，从主油道过来的高压油经过凸轮轴油道进入滞后腔，当油压大于锁止销弹性压力时，锁止销压缩弹簧解锁，VVT逆时针转动，此时 滞后腔油压为P提前腔压力T，叶 片两侧有压力差，此时滞后腔进油， 提前腔中低压油通过油道随凸轮轴 环形带泄油，当叶片转到最滞后位 置，完成相

6、位滞后过程。同理提前 过程。图610听风C学堂11听风C学堂uOCV电磁阀工作原理 OCV 按照ECU 的指令，通过滑阀(Spool Valve)的轴向位置来调节机油 的流向，使叶片相对壳体转动，从而实现对配气相位的调节及控制。电磁阀由PMW脉宽信号输入l系统工作电压通常为1016Vl占空比通常由128Hz的脉宽来调节l在闭环控制方式中，约15ms执行一次循环。12听风C学堂u电磁控制阀：占空比最大状态(提前)供油方向BA13听风C学堂u电磁控制阀：中等占空比状态供油孔阻塞BA14听风C学堂供油方向BA泻油孔u电磁控制阀：断电状态(滞后)15听风C学堂uVVT发动机结构和工作原理演示16听风C

7、学堂uVVT 机构在发动机燃烧中的影响分析 以某款2.0L 直列4 缸DOHC 自然吸气汽油机为基础, 用软件模拟分析进、排气门开启和关闭时刻的不同对发动机性能的影响。 表1 整车的参数表2 变速器参数表3 90km / h 等速行驶优化油耗数据表4 120km / h 等速行驶优化油耗数据结论结论: 以90km/ h 等速行驶时采用VVT 技术可节省燃料消耗14.4%; 进气门提前53 , 排气门不变。结论结论: 以120km/ h 等速行驶时采用VVT 技术可节省燃料消耗7.7%; 进气门提前43, 排气门基本不变。17听风C学堂表5 分段等速行驶优化油耗数据 由表作图表6 分段加速行驶优

8、化油耗数据由表作图18听风C学堂u分析结论VVT 在整车低速行驶时省油非常明显, 而在高速时, 效果有所降低。因为该发动机在设计时, 是以高速省油为目标, 在设计进、排气门相位角时, 优先考虑高速的经济性。VVT 在匀速行驶工况下, 省油明显。因为在加速过程中, 发动机负荷加大, 需要提高充气效率, 所以调整气门重叠角不能过大, 因此与原来进气相位角相差45 50,而匀速行驶, 负荷相比较低, 气门重叠角比较大(与原来相位角相差50以上), 进气管负压降低, 减少动力损失, 因此油耗明显。分析结论19听风C学堂uCVVT 发动机与普通汽油机万有特性的对比对象：4 缸直列、16 气门汽油机设备：

9、电涡流测功机、火花塞式压力传感器、油耗仪、DSP 多通道数据采集系统发动机CVVT的万有特性 图1 和图2 中曲线为燃油消耗率的等值线， 对比图1 和图2 可以看出, CVVT 发动机的低燃油消耗率的分布区域比普通汽油机的宽广。由此可知CVVT 发动机具有更经济、适用范围广的优点。表1 发动机技术参数20听风C学堂uCVVT 调节相位的万有特性 图3 为发动机CVVT 调节的万有特性。图中等位线为CVVT 动作的凸轮转角，从图中可以看出, CVVT 动作比较大的区域是2 0005 000 r /min的转速范围、2080 kW功率的范围内, 该转速和功率范围正是发动机最常工作的区域, 是希望经济性好的区域。对比图1 万有特性可以得到, 发动机在这个区域也是经济性最好的区域。由图3：a. 功率较小且转速较低时, CVVT 动作较小。这是因为如果进气门迟关角较大, 会有严重的进气倒流产生, 而采用CVVT 系统减小进气门迟关角